一种低杂质钒铝合金的生产方法技术

本发明专利技术提供了一种低杂质钒铝合金的生产方法。所述生产方法包括将作为炉料的五氧化二钒、金属铝和冷却剂混匀后装入敞开式反应炉中，点火冶炼得到钒铝合金和炉渣，其中，五氧化二钒和金属铝的重量配比为1.15～1.8:1，冷却剂为粒度小于0.25mm的钒铝合金颗粒，并且冷却剂的加入量能够保证将单位炉料发热量控制为3300～3500kJ/kg，单位炉料发热量等于五氧化二钒和金属铝反应产生的热量与五氧化二钒、金属铝和冷却剂的加入总量之比。根据本发明专利技术的方法生产得到的钒铝合金中V含量为62.9～87.13wt%，Al含量为12.6～36.8wt%，Fe含量不大于0.16wt%，Si含量不大于0.19wt%。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了。所述生产方法包括将作为炉料的五氧化二钒、金属铝和冷却剂混匀后装入敞开式反应炉中，点火冶炼得到钒铝合金和炉渣，其中，五氧化二钒和金属铝的重量配比为1.15～1.8:1，冷却剂为粒度小于0.25mm的钒铝合金颗粒，并且冷却剂的加入量能够保证将单位炉料发热量控制为3300～3500kJ/kg，单位炉料发热量等于五氧化二钒和金属铝反应产生的热量与五氧化二钒、金属铝和冷却剂的加入总量之比。根据本专利技术的方法生产得到的钒铝合金中V含量为62.9～87.13wt%，Al含量为12.6～36.8wt%，Fe含量不大于0.16wt%，Si含量不大于0.19wt%。【专利说明】
本专利技术属于钒铝合金制备
，更具体地讲，涉及一种生产低杂质钒铝合金的方法。
技术介绍
钒铝合金是一种用于钛合金的基础原料，当前是继钒在钢中应用之后的第二大应用领域。T1-6A1-4V和T1-8Al-lMo-lV这两种钛合金总共占钛合金市场的50%，主要用于生产喷气发动机、高速飞行器骨架和火箭发动机机壳。钛合金生产所用的钒是以钒铝合金形式加入。日本、美国、英国等国家还在进一步加大含钒钛合金在民用工业中的应用研究。目前，钒铝合金生产工艺中一般以五氧化二钒为原料，采用铝热法生产钒铝合金。需要说明的是，铝热法是一种利用铝的还原性获得高熔点金属单质的方法。铝热剂指铝和金属氧化物的混合物。将铝粉和一定量的高熔点金属氧化物(如氧化铁等)混合后，用镁条引燃，可以看到铝粉在较高的温度下剧烈反应，反应放出大量的热，并发出耀眼的光芒，生成物为氧化铝和该高熔点金属的单质。铝热反应十分激烈，所以点燃后难以熄灭，点燃之后很难控制反应过程。该反应是将炉料装入，并在点火后一刹那迅速产生高温(170(TC~3000°C)使得炉料处于熔融状态，进而进行合金提炼。这种冶炼方式的优点在于不需输入电热，能耗低，比电弧炉冶炼法生产成本低。在采用铝热法生产钒铝合金时，由于五氧化二钒与金属铝反应放出大量的热量，热量大幅过剩、使反应呈现爆炸性，在绝热的情况下足以使体系的温度升高到3000°C以上。因此，炉料中通常要配入一定量的惰性物质(俗称消热剂，例如，石灰)来控制反应速度和反应产物的温升。由于消热剂总是含有一定量的Fe、S1、P和重金属元素，因此生产出的钒铝合金中杂质含量较高，因而难以得到杂质含量符合国家标准的钒铝合金。申请号为CN200910117560.4`的中国专利公开了一种钒铝合金材料的制备方法，该法按质量百分比计，称取粉末状的A120%~33.1%，V20550%~66.9%，在球磨机中混合8~16小时后，置于铜模具中用压力机在60~SOMPa的压力下压实，将装有压好的反应物料的模具放于铝热反应容器中，物料上放置引燃剂，用惰性气体吹出残余的空气，在2~7MPa氩气保护下，加热到300°C左右进行反应，获得钒铝合金，其中，按照质量百分数，V为75%~95%，Al为5.0%~25.0%，S含量约0.15%，Fe含量约0.50%。显然在上述工艺中，所获得的产品中Fe和S等杂质含量较高，这是由于在球磨机中混合8~16小时会引进一些杂质。另外，由于铝热反应在密闭的压力容器中进行，因此极大限制了钒铝合金的产量，此外，由于要求设备的耐压性能强，因此会提高制造成本。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种生产低杂质钒铝合金的方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了。所述生产方法包括将作为炉料的五氧化二钒、金属铝和冷却剂混匀后装入敞开式反应炉中，点火冶炼得到钒铝合金和炉渣，其中，所述五氧化二钒与所述金属铝的重量配比为1.15~1.8:1，所述冷却剂为粒度小于0.25mm的钒铝合金颗粒，并且所述冷却剂的加入量能够保证将单位炉料发热量控制为3300~3500kJ/Kg，所述单位炉料发热量等于所述五氧化二钒和金属铝反应产生的热量与所述五氧化二钒、金属铝和冷却剂的加入总量之比。根据本专利技术低杂质钒铝合金的生产方法的一个实施例，优选地，所述冷却剂的加入量能够保证将所述单位炉料发热量控制为3350~3450kJ/Kg ;进一步优选地，所述冷却剂的加入量能够保证将所述单位炉料发热量控制为3400kJ/Kg。根据本专利技术低杂质钒铝合金的生产方法的一个实施例，当生产牌号为A1V65的钒铝合金时，所述五氧化二钒与所述金属铝的重量配比为1.15~1.36:1 ;当生产牌号为A1V75的钒铝合金时，所述五氧化二钒与所述金属铝的重量配比为1.36~1.58:1 ;当生产牌号为A1V85的钒铝合金时，所述五氧化二钒与所述金属铝的重量配比为1.58~1.8:1。根据本专利技术低杂质钒铝合金的生产方法的一个实施例，所述冷却剂为所述钒铝合金经破碎后得到。根据本专利技术低杂质钒铝合金的生产方法的一个实施例，所述敞开式反应炉的炉衬打结料为所述炉渣。根据本专利技术低杂质钒铝合金的生产方法的一个实施例，所述点火步骤采用过氧化钡和铝粉作为引发所述五氧化二钒和金属铝反应的点火剂。根据本专利技术低杂质钒铝合金的生产方法的一个实施例，所述过氧化钡和所述铝粉的重量配比为3.5~4:1。根据本专利技术低 杂质钒铝合金的生产方法的一个实施例，采用镁条引燃所述过氧化钡和所述铝粉。根据本专利技术低杂质钒铝合金的生产方法的一个实施例，所述五氧化二钒的粒度为0.074~0.149mm,并且所述五氧化二钒的纯度在99.6wt%以上，所述金属铝为铝粒且粒度为I~5mm，金属铝的纯度在99.7wt%以上。根据本专利技术低杂质钒铝合金的生产方法的一个实施例，所述钒铝合金中V含量为62.9~87.13wt%, Al含量为12.6~36.8wt%, Fe含量不大于0.16wt%, Si含量不大于0.19wt%0与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括:采用碎合金作为冷却剂，成本更低，所得合金纯度更高，同时回收了碎合金提高了钒收率；利用反应产生的炉渣用作反应炉的炉衬，可以减少杂质的引入，有利于进一步减少钒铝合金中杂质的含量；且生产所得的钒铝合金中V为62.9~87.13wt%, Al含量为12.6~36.8wt%, Fe含量不大于0.16wt%, Si含量不大于0.19wt%，钒铝合金杂质含量明显降低，满足后序进一步加工的要求。【具体实施方式】在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本专利技术的低杂质钒铝合金的生产方法。根据本专利技术示例性实施例的低杂质钒铝合金的生产方法，以五氧化二钒、金属铝(例如，铝粒)和冷却剂为炉料，采用一次铺料的方式将炉料加入敞开式反应炉中，点火还原制得钒铝合金和炉渣。需要说明的是，一次铺料指的是将所有炉料一次性加入到炉体内，在冶炼过程中不再进行加料。其中，冷却剂为碎合金，即前面炉次所得钒铝合金在破碎工序中产生的粒度小于0.25mm的钒铝合金颗粒，这里，前面炉次所生产的钒铝合金不一定与此次生产将要生产的钒铝合金牌号相同，当然，作为优选地方式，可以采用与所要生产的钒铝合金牌号相同的钒铝合金颗粒。控制加入的碎合金的粒度小于0.25mm的好处是能够更好更全方位的吸取周围过多的热量，若粒度大于或等于0.25mm时，由于碎合金的熔点较高,会造成作为冷却剂的碎合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低杂质钒铝合金的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括将作为炉料的五氧化二钒、金属铝和冷却剂混匀后装入敞开式反应炉中，点火冶炼得到钒铝合金和炉渣，其中，所述五氧化二钒与所述金属铝的重量配比为1.15～1.8:1，所述冷却剂为粒度小于0.25mm的钒铝合金颗粒，并且所述冷却剂的加入量能够保证将单位炉料发热量控制为3300～3500kJ/kg，所述单位炉料发热量等于所述五氧化二钒和金属铝反应产生的热量与所述五氧化二钒、金属铝和冷却剂的加入总量之比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海军，孙朝晖，邓孝伯，尹丹凤，王永钢，程晓哲，鲜勇，李海丰，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51